Corriente de Tracción

La esencia de esta afición está en que vamos a poder manejar una serie de trenes en miniatura, moviéndose por las vías de la maqueta gracias a que la locomotora de estos trenes lleva un motor eléctrico que la hace avanzar y arrastrar una serie de vagones. Todo motor eléctrico necesita recibir electricidad, asi que el primer asunto a resolver es como llevamos esa electricicidad hasta el motor de la locomotora. Aparte de algunos sistemas a base de pilas que no pasan de la categoría de juguetes, todos los sistemas de modelismo ferroviario hacen llegar la corriente eléctrica a la locomotora a través de las vías. Como en una maqueta hay más sistemas eléctricos (mando de semáforos,luces, etc) llamamos a esta corriente "corriente de tracción"

Sin embargo, esta corriente, no sólo lleva la energía al motor para que este se mueva, sino que además permite regular la marcha del motor, haciendo que la locomotora vaya más deprisa o mas despacio, que se pare o cambie de dirección. En los primeros tiempos del ferrocarril modelo, ésto era todo lo que se pedía, pero con el tiempo surgió el sistema digital, que permite mayor control sobre las funciones de la locomotora, y sobre todo permite controlar varias locomotoras de forma independiente, situadas en la misma vía, y recibiendo por tanto la misma corriente,

Empezaremos por ver el sistema analógico, para pasar posteriormente al sistema digital

Como ya comentamos anteriormente, existen dos sistemas distintos de vía, la de de dos carriles y la llamada de tres carriles, los cuales son utilizados respectivamente con corriente continua y con corriente alterna cuando se emplean en trenes analógicos. Consecuentemente los motores de las locomotoras para sistema de tres carriles son motores de corriente alterna, normalmente motores de estátor bobinado, mientras que los motores de locomotoras de dos carriles son motores de corriente continua, con estátor de imán permanente.

La fuente de alimentación, como hemos visto produce corriente continua de un máximo de 16 Voltios para la escala H0, de 12 Voltios para la escala N y de 9 Voltios para la escala Z. Pero estos valores son los máximos, esto es, con estos valores de tensión las locomotoras se moverían a su máxima velocidad. Como queremos poder regular la velocidad, las fuentes de alimentación son regulables de manera que producen tensión entre cero y el valor máximo consiguiendo así que la locomotora se mueva lenta o rápidamente según lo ordene el operador moviendo un mando.

Como ya hemos dicho, el sentido del movimiento viene dado, por cuál de los carriles es el positivo, así que estas fuentes de alimentación permiten también invertir la polaridad de los carriles y consecuentemente el sentido de movimiento de la locomotora que manejan. Una disposición habitual es la representada en el dibujo, en la que un mando giratorio tiene el cero en el centro, y girando hacia la derecha se aumenta la velocidad hacia delante y girándolo a la izquierda se aumenta la velocidad hacia atrás.

Nótese que ya hemos cubierto las posibilidades de control que deseábamos para los sistemas analógicos: mediante la tensión regulamos la velocidad de marcha y mediante la polaridad controlamos el sentido del movimiento.

Esta fuente de alimentación capaz de producir una tensión regulada y con posibilidad de invertir la tensión la vamos a llamar controlador. No hay mucha unanimidad en cuanto a los nombres ya que en muchos casos se llaman transformador, regulador, unidad de alimentación, unidad de control, fuente de poder, fuente de potencia... y muchas cosas parecidas.

Volviendo al tema de la corriente de tracción, el caso de corriente alterna, lo representamos en la siguiente figura.

Al ser un sistema de corriente alterna no se puede gobernar el sentido de movimiento mediante la polaridad de los carriles ya que éstos cambian de polaridad 50 veces por segundo. Las fuentes de alimentación de corriente alterna, tienen un control que gira desde cero hasta el máximo hacia la derecha. Para poder cambiar el sentido de movimento, estas fuentes de alimentación tienen un sistema consistente en que llevando a cero el mando del controlador y forzándolo hacia la izquierda, producen una sobretensión que produce el cambio de marcha en la locomotora. Esta sobretensión actúa sobre un dispositivo electromecánico (los antiguos) o electrónico (los modernos) que invierten el sentido de la corriente en el bobinado del estator, consiguiendo que la locomotora cambie de dirección. Es importante darse cuenta que desde el controlador no hay modo de saber en qué sentido va a arrancar la locomotora. Si empieza a moverse al revés de lo deseado habrá que accionar el cambio de sentido, con lo que la locomotora cambiará de sentido. Mientras no reciba otra sobretensión la locomotora recuerda en que sentido se estaba moviendo la última vez que funcionó, incluso aunque la quitemos de la vía.

Como vemos se ha llegado también a controlar el movimiento de la locomotora, aunque por un sistema diferente y ciertamente más complicado que el cambio de polaridad de la corriente continua.

Asi que si tenemos una locomotora de corriente continua, moviéndose hacia delante por una vía, por ejemplo hacia la derecha, si levantamos la locomotora con la mano, la giramos y la volvemos a colocar en la vía, seguirá moviéndose hacia la derecha, ahora en marcha atrás. En la misma situación si la locomotora es de corriente alterna, al volverla a colocar en la vía, seguirá moviéndose marcha adelante y se desplazará hacia la izquierda.

Queda claro que la locomotora obedece a la corriente que le llega por la vía tanto en cuanto a velocidad como, de un modo u otro, a sentido de movimiento. Si en una misma vía ponemos dos locomotoras ambas obedecerán al controlador de la misma forma, es decir se moverán a la misma velocidad y en el mismo sentido. Esto no es deseable, porque si queremos tener más de un tren en la maqueta, lo que queremos es poder manejar cada tren de forma independiente.

Realmente no es exacto que dos locomotoras situadas en la vía alimentada por el mismo controlador se muevan al unísono. La realidad es todavía peor, porque nunca dos locomotoras responden exactamente igual a la corriente que les llega, por lo que siempre hay una que corre un poco más. En cuanto las hagamos moverse en un circuito cerrado, la más rápida acabará alcanzando a la más lenta y chocando con ella. Con el sistema de corriente alterna puede ser todavía peor ya que puede darse el caso de que una locomotora se mueva en un sentido y la otra en sentido contrario de manera que choquen de frente.

La forma de solucionar este problema. que es la base de todo el manejo de trenes en una maqueta, ha tenido distintas soluciones a lo largo del tiempo.

El sistema clásico, al que ahora llamamos analógico, se basa en sectorizar las vias de la maqueta y alimentar cada uno de los sectores con un controlador distinto. Naturalmente las locomotoras obedecen al controlador que alimenta el sector por el que están rodando, asi que pueden recibir órdenes distintas. El sistema se suele complementar con sectores que pueden quedar conectados a un controlador, o aislados. En estos sectores aislados quedan las locomotoras estacionadas, y no se mueven hasta que el sector sea conectado a un controlador que les haga llegar la corriente.

Hay dos formas básicas de organizar la forma en la que cada controlador alimenta cada sector de vía: La llamada "block control" hace que cada controlador esté conectado a uno o mas sectores de vía de forma fija de manera que cada controlador maneja en cada momento la locomotora que circula por su sector. La llamada "cab control" permite que cada controlador pueda conectarse a cualquier sector de vía de manera que según una locomotora pasa de un sector a otro, el controlador vaya pasando a controlar el sector donde ha entrado la locomotora, de manera que cada controlador maneja siempre la misma locomotora. Si esta operación de que cada vez que una locomotora va a cambiar de sector, el controlador que la maneja pasa a controlar el sector al que la locomotora entra es automático, el sistema suele llamarse "progressive cab control". Este segundo sistema es más perfecto pero mucho más complicado de realizar.

Asi que en cualquier momento se puede hacer que cualquier locomotora situada en cualquier parte del circuito ejecute la acción pedida desde la central digital por ejemplo pararse, arrancar, acelerar, frenar, cambiar de sentido.... y no solo eso, sino hacer sonar el silbato, encender o apagar las luces, poner en marcha el generador de humo, etc etc. Esto implica que cada locomotora digital lleva en su interior un dispositivo electrónico denominado decoder que recoge la señal digital y activa todas las funciones, desde el motor a las luces, y a todas las demás funciones que permita la locomotora (en la imagen un antiguo decoder de locomotora para H0).

Es evidente que el sistema digital es mucho más perfecto que el analógico, aunque desde luego más caro. En escala H0 prácticamente se ha impuesto el sistema digital de forma mayoritaria, mientras que en la escala N se mantienen muchas instalaciones en analógico, aunque cada vez más de pasan a digital. La escala Z es una excepción, porque los fabricantes, empezando por Märklin que es el fabricante dominante, no producen locomotoras digitales para la escala Z. Sin embargo muchos aficionados adquieren separadamente los decoders y digitalizan sus locomotoras de escala Z, pero para esto hay que ser bastante experto así que la mayoría de las maquetas de escala Z son analógicas. La razón de estas diferencias se debe sobre todo a que los primeros decoders eran grandes, por lo que no cabían en las locomotoras de las escalas pequeñas. Según ha progresado la miniaturización de la eléctrónica se han podido fabricar decoders de tamaño más pequeños, que pueden caber en las locomotoras de N e incluso, en los últimos años, de Z. En la imagen siguiente vemos una locomotora de escala Z con un decoder Doehler&Haass DH05C-3

Por último vemos que hay pulsos anchos y pulsos estrechos. Esto responde a una forma de codificar datos binarios, de manera que los pulsos estrechos (típicamente de 58 microsegundos) significan "1" y los anchos (de 100 microsegundos) significan "0" . En resumen: una corriente alterna de onda cuadarada con codificación binaria.

La tensión eficaz de esta corriente es de alrededor de 16 Voltios para H0, 12 V para N y 9 V para Z .

Obsérvese que aunque la corriente que la locomotora recibe es alterna, el motor sigue siendo de corriente continua. Esto quiere decir que entre las funciones del decoder, está la de generar corriente continua para alimentar el motor a partir de la corriente alterna que recibe.

Así que un segmento de onda como el mostrado en la imagen contiene un mensaje formado por ceros y unos. Esta forma de codificar información en forma de ceros y unos, es decir en forma DIGITAL (de aquí el nombre del sistema digital) permite transmitir instrucciones codificadas en forma binaria. Sin entrar en detalles, la onda reflejada en la imagen es una orden para que la locomotora 76 se ponga en el paso de velocidad 24 marchando hacia atrás.

Los decoders, cuando reciben estas señales, lo primero que hacen es determinar si la instrucción es para ellos. Si no lo es, la ignoran, y si lo es, actúan sobre el motor (o sobre las luces u otros elementos) y mantienen esa situación hasta que reciben otra orden que les haga modificar su actuación. Por otra parte, las centrales digitales emiten continuamente las instrucciones para todos los decoders, aunque no hayan variado. Se establece de esta forma un comunicación muy redundante que asegura que no se pierde ninguna instrucción. Téngase en cuenta que en su camino la señal pasa de las vias a las ruedas que están girando, lo que hace que muchas veces el contacto sea imperfecto, así que hay que asegurar la transmisión.

Todo esto naturalmente es muy complicado, pero los fabricantes se lo dan resuelto al modelista que no tiene nada más que conectar la central digital a la vía y actuar sobre los mandos de la misma para hacer que comiencen a moverse sus locomotoras.

Bien: Si que tiene algo más que hacer: Lo primero es asignar una dirección distinta a cada locomotora. Normalmente esto se hace colocando la locomotora en una vía aislada conectada a la central, y actuar sobre los mandos de la central para asignar un número y/o un nombre a la locomotora. Así que si asignamos la dirección 76, esa locomotora sólo responderá a las órdenes dadas a la locomotora 76.

Además puede afinar el comportamiento de la locomotora según sus características y las propias preferencias del usuario. Se puede ajustar la velocidad máxima, y la velocidad mínima, la aceleración el frenado, y muchas características más. Esto se hace desde la central asignando valores a unos determinados datos, denominados Cv's (Variables de control) Estos valores, junto con la dirección de la locomotora, que en realidad es un Cv más se guardan en la memoria interna del decoder, y quedan registrados de forma permanente hasta que no se decida variarlos. Así se puede conseguir que cada locomotora se comporte de forma coherente con su prototipo y no veamos por ejemplo, locomotoras de vapor lanzadas a 200 km/hora como si fuesen un fórmula 1.

En la actualidad los sistemas, o mejor dicho los protocolos, que es la palabra que se usa, más extendidos son los "mfx" (llamado también Markin System) y "DCC" (Digital Command Control) El primero, es creación de Märklin y por lo tanto está más extendido en las instalaciones que utilizan el sistema de vias de tres carriles típico de la marca. El DCC se utiliza con más profusión en instalaciones de dos carriles. Pero eso no es totalmente riguroso. Hay aficionados que prefieren el sistema DCC al de Märklin a pesar de tener vias de tres carriles y locomotoras con patín. Es perfectamente posible en estas locomotoras sustituir el decoder mfx por un decoder DCC y alimentar la vía de tres carriles con una central DCC.

Por lo tanto, es falso decir que el sistema DCC es de corriente continua y el mfx de corriente alterna, en primer lugar porque ambos utilizan corrienre alterna cuadrada en la via, y corriente continua en los motores, y ni siquiera es cierto que el sistema DCC solo pueda usarse en vias de dos carriles y el mfx en via de tres carriles.

Además, la tendencia actual es que las centrales sean multiprotocolo, esto es, que podemos por ejemplo programar en la central, que la locomotora A es mfx y la locomotora B es DCC, y la central énviará a cada locomotora la codificación según su protocolo. Pueden asi convivir en la misma instalación locomotoras de ambos sistemas, aunque evidentemente tendrán que ser todas de tres carriles o de dos carriles, o sea con patín central o ruedas aisladas, según sea la via. Evidentemente cuando compramos una locomotora digital de Märklin, viene con patín central y decoder mfx. Cuando compramos una de otra marca viene con ruedas aisladas y decodificador DCC. Es una forma de fidelizar a los clientes.

Existen también locomotoras multisistema, es decir locomotoras que se pueden convertir con facilidad del sistema de dos a tres carriles y viceversa. Llevan un patín fácilmente desmontable, y un conmutador que en una posición deja las ruedas aisladas y en otra las une eléctricamente. En cuanto a los decoders se pueden utilizar también los decoders multiprotocolo.

Antes dijimos que el decoder produce corriente continua para alimentar el motor, que en todos los casos es de corriente continua. Esta afirmación requiere alguna precisión: En primer lugar hay algún tipo de decoder especificamente preparado para alimentar un motor de corriente alterna, evitando asi la necesidad de cambiar o reformar el motor. Sin embargo no se trata de que produzcan corriente alterna sino que alimentan las bobinas del estator con corriente continua, haciendo asi una especie de electroimán permanente que funciona como un imán fijo. Sin embargo, como el motor no está diseñado para eso no funciona demasiado bien y además la corriente necesaria para producir esa magnetización permanente es bastante alta, lo que produce calentamiento del motor y fuerza mucho el decoder.

En segundo lugar al decir que los decoders producen corriente continua para alimentar el motor, parece que hay que entender que se trata de una corriente continua de tensión variable (como la producida por un controlador analógico de continua) de manera que la tensión sea más o menos alta según la velocidad que deba llevar la locomotora. En realidad no es así: La corriente continua producida por los decoders es una corriente de tipo PWM (Pulse Width Modulation). la imagen siguiente muestra la forma de onda de la corriente PWM.

.Al decir es equivalente queremos decir que entrega la misma potencia eléctrica al motor, y como consecuencia de esto, la locomotora se moverá a la velocidad con que lo haría con esa corriente continua equivalente. Por ejemplo si estamos en escala N la tensión de pico serán 12 Voltios. Con un ancho de pulso del 25% la señal PWM entrega al motor la misma potencia que una corriente continua constante de 3 Voltios, asi que la locomotora se moverá a la velocidad que corresponde a esa tensión de 3 V.

¿Cuál es entonces la diferencia? Pues la siguiente: Si la tensión es continuamente 3 voltios, es posible que con esta tensión no se lleguen a vencer los rozamientos internos de la locomotora y la locomotora no arranque. Asi que habría que subir algo más la tensión, y entonces arrancaría ya con una cierta velocidad.

Estos rozamientos internos son algo más que rozamientos puros. En los motores de corriente continua se da un fenómeno denominado "par de coggin" que produce un par que alternativamente se opone o favorece el movimiento del rotor, producido por la atracción magnética del estator sobre las piezas polares del motor. Cuando un motor se para lo hace siempre en un punto en que el par de coggin es opuesto al movimiento de manera que el motor para arrancar tiene que superar ese par que le frena. Pues bien como la corriente PWM está compuesta por pulsos cortos pero de tensión máxima, son suficientes para vencer el par que impide el arranque, de manera que el motor arranca incluso con pulsos muy estrechos y por lo tanto con velocidad ,muy lenta, pero arranca siempre, y mantiene el movimiento gracias a que el par de coggin va produciendo pares favorables y desfavorables alternativamente.

El resultado es que puede conseguirse un avance muy muy lento, sin que la locomotora llegue a pararse.

Este tipo de control de los motores de corriente continua, no es nada nuevo ni específico de los sistemas digitales. De hecho es empleado universalmente en el control de cualquier mecanismo que lleve motores eléctricos y deba girar a velocidades determinadas. El hecho de que se haya adoptado por todo los decoders es consecuencia de que es seguramente más fácil generar una señal PWM desde un sistema digital que generar una corriente continua constante de tensión variable, pero además resulta que como hemos explicado, se consigue un control espectacularmente preciso de la velocidad, y en concreto de las velocidades lentas, así que como todo son ventajas se ha adoptado con total generalidad. Algunos decoders permiten modificar la frecuencia de la señal PWM, como siempre ajustando el valor de ciertas Cv's. Esto tiene sentido porque algunas locomotoras pueden tener elementos que entren en resonancia con la frecuencia de la corriente de alimentación y produzcan zumbidos o ronroneos con determinadas frecuencias.

Como decíamos, el método no es exclusivo de los sistemas digitales. De hecho existen algunos controladores analógicos para corriente continua, que no producen corriente continua constante, sino corriente pulsada PWM, con lo que se consigue hacer circular las locomotoras analógicas con la misma precisión y suavidad que las locomotoras digitales.

El vídeo siguiente muestra una locomotora analógica de escala Z moviéndose mediante un controlador que produce corriente PWM. Es innecesario añadir cualquier comentario acerca de las posibilidades de los controladores PWM.

Hemos visto que en todos los casos la corriente llega a la locomotora a través de las vías, recogida por las ruedas. Esto requiere por supuesto que haya un buen contacto eléctrico entre las ruedas y los carriles, y también dentro de la locomotora, de los frotadores que conectan las ruedas al motor.

Desafortunadamente este contacto es difícil de conseguir, debido a varias razones: En primer lugar el contacto físico entre la rueda y el carril sólo se asegura por el peso de la locomotora, que es lo que presiona la rueda contra el carril, así que de entrada una locomotora H0 hará mejor contacto que una de N y ésta mejor que una de Z simplemente por esta razón. Por otra parte normalmente las locomotoras de varios ejes normalmente tienen algunos de ellos flotantes, es decir, con un ligero juego en sentido vertical. Esto asegura que todas las ruedas apoyan en el carril aunque la vía tenga una ligera deformación vertical, pero claro, esos ejes flotantes no presionan el carril con el peso de la locomotora, sino sólo con el propio peso del eje, o sea prácticamente nada. Asi que en una locomotora de varios ejes sólo unos pocos ejes se apoyan en la vía con todo el peso de la locomotora.

Naturalmente hay que confiar en esos ejes para obtener la corriente, pero resulta que si la locomora lleva aros de adherencia, será preciso que esos aros estén también sobre estos ejes que se adaptan a la vía con la mayor presión. Ya que los aros de adherencia impiden o al menos dificultan gravemente la captación de la corriente, hay un conflicto que los fabricantes solucionan a base de repartir las ruedas de estos ejes entre unas que llevan aros y otras que no los llevan para asegurar el contacto eléctrico. Evidentemente las locomotoras que no llevan aros de adherencia no presentan este conflicto, con lo que resulta mucho más fácil obtener un buen contacto con la vía. Este es también uno de los motivos que invocan los partidarios de no poner aros de adherencia en las locomotoras.

El segundo problema que incide en el contacto entre la rueda y el carril es la suciedad depositada, tanto en las vías como en las ruedas. Esta suciedad puede proceder de los propios trenes, si es que se han engrasado demasiado, tanto las propias locomotoras como los vagones. El engrase tiene que ser siempre ligerísimo y en sitios muy determinados. Otra causa de suciedad es la procedente del polvo que se deposita sobre las vías, y también de la degradación de los aros de adherencia, que con el uso, y sobre todo si hay algo de aceite en la vía, se va destruyendo. Todo esto nos lleva a la necesidad de limpiar las vías, lo cual puede resultar una labor antipática.

Todos los fabricantes tienen algún elemento para la limpieza de las vías.

la vía, y mantener la via limpia, de modo que cuanto más circulan los trenes, más limpia está la vía, lo cual relega la necesidad de hacer una limpieza manual a los momentos en que haya estado la maqueta sin usarse un cierto tiempo.

Para las pequeñas escalas N o Z, son una bendición, pero tienen una limitación importante: sólo sirven para sistemas analógicos de corriente continua.

Adviértase que mientras no hagamos nada más, el paso de la corriente que alimenta las vías por ese transformador no tiene efecto alguno, toda vez que estamos hablando de corriente continua, y los transformadores solo funcionan con corriente alterna. Por lo tanto, con el equipo apagado, la corriente llega a las vías exactamente igual que si no estuviese.

El limpiador se conecta a una fuente de alimentación que proporcione corriente alterna de 16 voltios, que se usa para alimentar un generador de onda representado aquí por un rectángulo, del que salen los conductores azules. Cuando alimentamos este generador con los 16 voltios (conductores verdes) el generador produce una tensión alterna de una frecuencia alta (60 kHz) que sale por los conductores azules. Se ha representado con una resistencia R el hecho de que la impedancia de salida de este generador debe ser alta (varios Megaohmios)

Cuando encendemos el Limpiavías, la alta frecuencia alimenta el bobinado azul del transformador. Esto induce una tensión alterna en el bobinado rojo, que por lo tanto se superpone a la corriente continua que ya circulaba por él.

Dependiendo del número de vueltas del bobinado rojo y del azul, la tensión inducida será mayor o menor. Los limpiavías se construyen de forma que la tensión inducida sea elevada, unos 300 V.

Veamos ahora las tres situaciones posibles:

1. Si no hay ninguna locomotora en la vía, ambos carriles están aislados, de modo que no puede circular ninguna corriente ni continua ni alterna, de modo que tampoco hay corriente en el circuito azul y por tanto no hay caída de tensión en la resistencia R. Toda la tensión producida por el circuito generador aparece en los extremos del bobinado azul, y una vez transformada según la relación de espiras, aparecerá el circuito rojo, y por tanto entre los dos carriles. Por eso, si tocamos los carriles en esa situación, notaremos un ligero "calambre" en los dedos, debido a la tensión que existe entre los carriles.

2. Coloquemos ahora una locomotora en los carriles, y recordemos que las locomotoras de corriente continua tienen un motor de imán permanente. Este motor lleva un inducido de tres o cinco bobinas y la corriente circula desde los carriles por las escobillas y a través de estas bobinas cerrando el circuito ente los carriles. También hay que recordar que estas locomotoras llevan un condensador en paralelo con las escobillas. Si tenemos encendido el limpiavías la corriente alterna inducida llegará también a través de las vías al motor y al condensador. Sin embargo el comportamiento de la corriente alterna es completamente distinto que el de la continua. Mientras que para la corriente continua, el condensador impide su paso, para la corriente alterna de frecuencia suficiente, el condensador permite que la corriente alterna pase a su través, actuando como una resistencia baja, tanto menor cuanto mayor sea la frecuencia de la corriente alterna. Por otra parte, las bobinas del rotor presentan una alta impedancia y funcionan como un "choque" que impide el paso de la corriente alterna.

Así que en la locomotora, la corriente continua circula por el motor, produciendo el movimiento como siempre, y la corriente alterna circula por el condensador, que solo presenta una resistencia muy baja a esta corriente. Obsérvese que, mientras las ruedas hagan buen contacto, la "resistencia a la corriente alterna" (lo que se llama impedancia) de la locomotora es muy baja, independientemente de que circule además corriente continua, y de que la locomotora se mueva o no. Siendo muy baja la impedancia, debería circular una importante corriente alterna por la locomotora, pero no olvidemos que esto significa que debería circular una intensidad proporcionalmente mayor por el circuito azul del transformador y por lo tanto por la resistencia R. Como esta es muy grande hay una gran caida de tensión en esa resistencia y por lo tanto la tensión alterna que llega al transformador habrá caído prácticamente a cero. Con ello la tensión alterna prácticamente desaparece del circuito rojo y por lo tanto no llega casi nada a la locomotora. Así que con la locomotra en la vía, la tensión alterna prácticamente desaparece de la vía (ya no da "calambre") y la locomotora funciona casi como con una alimentación de corriente continua habitual. Sólo hay una pequeña circulación adicional de corriente alterna de una tensión muy baja que atraviesa la locomotora por el condensador.

3. Supongamos ahora que una partícula de suciedad, se sitúa entre la rueda y el carril, e impide el paso de la corriente por la locomotora. La corriente continua se interrumpe, y la alterna también. Al desaparecer la corriente alterna en el bobinado rojo, también debe cesar en el bobinado azul, y por lo tanto, al no haber circulación de corriente, la caida de tensión en la resistencia R es cero y toda la tensión se aplica sobre el bobinado azul, apareciendo por tanto, multiplicada por el factor de transformación en el bobinado rojo y por tanto en los carriles. Se ha reproducido exactamente la situación del caso 1, excepto que ahora, la alta tensión alterna se comunica por el interior de la locomotora (por el condensador) hasta la rueda que ha quedado aislada mientras que el otro polo de esa tensión está en el carril que está debajo. Como esa distancia suele ser muy pequeña (algunas micras) se produce una diminuta chispa que quema la suciedad que ha producido la interrupción. Una vez restablecido el contacto eléctrico entre la rueda y el carril, la situación vuelve al caso 2.

Algo importante es que cuando se utilizan los limpiavías electrónicos, hay que eliminar los condensadores antiparasitarios que llevan alguna vías de alimentación, ya que estos condensadores proporcionarían un camino alternativo a la corriente de alta frecuencia. Es la misma precaución que se recomienda cuando se utilizan sistemas digitales.

Queda claro entonces que el efecto de limpieza sólo se produce cuando una locomotora circula por la vía, y más que una verdadera eliminación de suciedad acumulada, lo que hace es asegurar el contacto eléctrico entre las ruedas y la vía. Por lo tanto las verdaderas ventajas se obtienen dejando el sistema permanentemente conectado. Así la vía se mantiene limpia y también permanecen limpias las ruedas de las locomotoras. Cuanto más frecuente es la circulación, más limpia permanece la vía. Cuando el sistema está conectado y no hay ninguna locomotora en la vía, no hay ningún efecto de limpieza, y el ligero calambre que se siente al tocar la vía, es un "efecto colateral" que no tiene ninguna influencia en la función del limpiavías. A propósito, si tocamos los dos carriles simultáneamente con el dedo, podríamos esperar recibir una descarga de 300 Voltios, que podría ser peligrosa. Lo que ocurre es que al tocar la vía, la piel permite una ligera circulación de corriente, de forma parecida a lo que hace el condensador de las locomotoras, con lo cual la tensíón baja a valores mucho más bajos debido al efecto de caida de tensión en la resistencia R

Otra consideración es que para que el efecto de limpieza se produzca, cuando la rueda deja de hacer contacto con el carril no puede haber ningún otro camino alternativo para la corriente alterna. Solo así, se producirá la interrupción del paso de la corriente alterna y la consiguiente elevación de la tensión que hará saltar la chispa. Por lo tanto, si hay un camino alternativo para la corriente el efecto quedará anulado. Por ejemplo, si tenemos un tren con luces en los vagones, la corriente que circula por los vagones invalida el efecto de limpieza. Y desde luego, la existencia de otra locomotora en el mismo circuito invalida totalmente el efecto de limpieza, porque aunque una se interrumpa, la corriente continúa circulando por la segunda locomotora, y el limpiavías no actúa. Así que esto nos lleva a dos conclusiones:

La primera que para un correcto uso de los limpiavías electrónicos, la maqueta debe estar compartimentada en varios circuitos, de modo que nunca haya dos locomotoras al mismo tiempo en el mismo compartimento. Este concepto corresponde con el concepto de "cantón" (sección de vía en el cual nunca hay mas de un tren al mismo tiempo) por lo que no es difícil de conseguir en maquetas analógicas en las que se ha establecido un control de tráfico por el sistema de cantones. La segunda, que se necesita un limpiavías independiente para cada cantón. Tan es así, que se fabrican equipos para uno y dos circuitos, contando con que se necesitan en general varios dispositivos.

Por el contrario, no hay problema en utilizar los limpiavías electrónicos con un controlador de tipo PWM La combinación de una alimentación de tipo PWM con los limpiavías electrónicos es una solución perfecta que permite manejar por ejemplo los trenes de escala Z con la misma precisión y suavidad que los de las escalas mayores.

En la imagen de la izquierda se ve el modelo HF-1 de Gaugemaster, el único fabricante en Europa de estos elementos. El Modelo HF-2 es para dos circuitos.

Como decíamos antes necesita una alimentación de corriente alterna de unos 16 voltios, y se intercalan entre el controlador y la conexión a la vía.